L'Energia Elettrica dal Sole  

La tecnologia fotovoltaica consente di trasformare direttamente in energia elettrica la luce del sole. Al contrario della produzione nelle centrali termoelettriche, con gli impianti fotovoltaici si può ottenere elettricità con una sola conversione energetica e a partire dalla fonte rinnovabile più diffusa: la luce del sole. Questa tecnologia ha poi diversi e importanti pregi: non comporta cicli termici, non ha parti i di alcun tipo durante il suo funzionamento, è affidabile e modulare.

Vale la pena di metterla alla prova? In realtà la diffusione su larga scala di tecnologie che utilizzino fonti rinnovabili di energia è quanto mai impellente: la limitatezza delle risorse fossili e le gravi conseguenze ambientali che il loro utilizzo comporta su scala planetaria non lasciano spazio a incertezze.

L'incentivazione degli impianti connessi alla rete e integrati negli edifici   

Oggi finalmente è possibile realizzare un impianto fotovoltaico utilizzando gli incentivi concessi dallo Stato con il programma "10.000 tetti fotovoltaici". La tecnologia fotovoltaica ne ha estremamente bisogno: da quando, dopo il debutto nelle applicazioni spaziali, ne è iniziato lo sfruttamento per applicazioni terrestri, il suo problema maggiore è sempre stato quello dei costi e le fasi del suo sviluppo hanno spesso risentito dell'andamento dei prezzi dei combustibili fossili. Del resto i costi di questa tecnologia si confrontano con quelli di un mercato energetico che non include i costi ambientali e sociali della produzione di energia da fonte convenzionale.

Gli impianti fotovoltaici sono già utilizzati, e spesso praticamente insostituibili, in moltissime applicazioni cosiddette isolate: segnalazioni aeree, marine e terrestri, telemonitoraggio, alimentazione di stazioni meteorologiche, ripetitori radio, applicazioni sui satelliti, produzione di energia elettrica per località isolate, oltre alle innumerevoli applicazioni su oggetti di consumo.

L'obiettivo attuale è però di far contribuire questa tecnologia a pieno titolo e in misura maggiore alla produzione di energia elettrica anche l“ dove la rete di distribuzione dell'elettricità è presente. A partire dagli anni 90 alcuni paesi, primi fra tutti Giappone e Germania, hanno lanciato programmi di incentivazione per la realizzazione di impianti fotovoltaici connessi alla rete che puntano alla riduzione dei costi sia per effetto dell'economia di scala, sia attraverso la diffusione degli impianti nell'ambiente costruito dove in prospettiva potranno inserirsi in sostituzione di elementi costruttivi (tetti, facciate, e in generale coperture fotovoltaiche).Si tratta di impianti di piccola e media taglia (da 1 a 100 kWp) che generalmente vengono realizzati sulle coperture o sulle pareti degli edifici e che contribuiscono a soddisfare il fabbisogno energetico dell'utenza.

La connessione consente di cedere alla rete l'eventuale surplus di energia prodotta e di acquisire da essa l'energia nelle ore notturne o di scarsa insolazione.

Proposta di impianto solare fotovoltaico      

L'impianto di cui si propone la realizzazione è destinato a produrre energia elettrica in collegamento alla rete di bassa tensione in corrente alternata di tipo monofase e può costituire un esempio di installazione integrata nell'ambiente costruito.

La taglia proposta è di 1 kW di picco. Con questa indicazione si specifica la potenza che l'impianto può generare in condizioni che sono riconosciute come riferimento a livello internazionale. Tali condizioni corrispondono a livelli di insolazione ottimali mentre in generale la potenza prodotta dipenderà principalmente dal livello di insolazione e dalla temperatura.

Un impianto di queste dimensioni occupa con i moduli una superficie di circa 10 mq ed è in grado di generare nella zona di Roma circa 1400 kWh all'anno . Inoltre ogni kWh prodotto con fonte fotovoltaica consente di evitare l'emissione nell'atmosfera di 0,3 Ð 0,5 kg di CO₂ (uno dei gas maggiormente responsabile dell'effetto serra).

L'impianto si compone essenzialmente delle seguenti parti 
( i numeri si riferiscono al disegno):

1. generatore fotovoltaico 
2. quadro di campo 
3. sistema di condizionamento della potenza 
4. quadro di consegna 
5. sistema di acquisizione dati 

Il generatore è composto di un numero di moduli compreso fra 12 e 16, a seconda della potenza di ciascun modulo, che vengono connessi elettricamente in più serie. I moduli possono essere posizionati su coperture piane o inclinate con orientazione possibilmente a sud.

Il quadro elettrico di campo è contenuto in una scatola di connessione di circa 20x20x10 cm e vi sono convogliate le terminazioni delle stringhe per la loro connessione in parallelo. In esso sono sistemati anche i dispositivi per il sezionamento e le protezioni.

Il sistema di condizionamento della potenza è costituito da un componente principale, il convertitore statico c.c./a.c., o inverter che trasforma la corrente continua prodotta dal generatore in corrente alternata, e da un insieme di apparecchiature di comando, misura, controllo e protezione affinché l'energia trasferita alla rete abbia i necessari requisiti di qualità e sicurezza. Tale sistema sarà contenuto in un unico dispositivo le cui dimensioni orientative sono di 40x40x20 cm.

Il quadro di consegna è il quadro elettrico dove vengono effettuate le connessioni dal sistema di condizionamento della potenza alla rete elettrica dell'utenza. Nel quadro di consegna troverà alloggiamento anche il contatore che l'ente gestore della distribuzione dell'energia elettrica installerà per consentire la contabilizzazione dell'energia in uscita dall'utenza.

Il sistema di acquisizione dati è introdotto con l'obiettivo di monitorare le prestazioni del sistema. Il programma Ò10000 tetti fotovoltaiciÓ prevede la selezione da parte dell'Enea degli impianti che per le loro caratteristiche siano particolarmente significativi ai fini del monitoraggio, contribuendo in tal caso al 100% delle spese. In caso contrario è comunque previsto un sistema di acquisizione dati la cui complessità potrà essere valutata a seconda delle esigenze della scuola.

Un efficace strumento per la didattica      

L'impianto oltre a contribuire, seppure in maniera ridotta, alla copertura del fabbisogno di energia elettrica nella scuola, sarà chiamato a svolgere una importante funzione di promozione della tecnologia fotovoltaica e più in generale dell'utilizzo delle fonti rinnovabili di energia.

Il dimensionamento, la progettazione e infine l'installazione dell'impianto potranno essere condotte all'interno di un percorso didattico e costituiranno un' occasione unica per la realizzazione di una esperienza di didattica attiva in cui teoria e pratica si fondono e si integrano.

L'impianto stesso diventerà poi uno strumento per attività didattiche successive attraverso la segnalazione delle sue varie parti e la realizzazione di uno o più pannelli che ne spiegano i principi di funzionamento. Vere e proprie attività di monitoraggio delle prestazioni saranno poi rese possibili dall'installazione di un sistema di acquisizione dati. Per consentire la massima garanzia di sicurezza dal punto di vista elettrico si manterrà la tensione di lavoro sul lato in corrente continua al di sotto della soglia di pericolosità riconosciuta dalla legge.

Costo e modalità di accesso agli incentivi      

Il programma "10000 tetti fotovoltaici" concede contributi pubblici, nella misura del 75% del costo d'investimento ammesso - non inclusivo dell'IVA - per la realizzazione di interventi d'installazione di impianti fotovoltaici fino a 20 kW.

Le spese ammissibili costituenti il costo d'investimento, sono riferibili alle seguenti voci:

• progettazione, direzione lavori, collaudo e certificazioni degli impianti;

• fornitura dei materiali e dei componenti necessari alla realizzazione degli impianti;

• installazione e posa in opera degli impianti;

• eventuali opere edili strettamente necessarie e connesse all'installazione degli impianti.

Per la realizzazione degli impianti di potenza compresa tra 1 e 5 kW il costo massimo d'investimento, riconosciuto dal Programma, è fissato in lire 15,5 milioni (IVA esclusa) per kW installato; per un impianto di un kilowatt di potenza la copertura economica da parte dell'Istituto sarà quindi di £ 3.875.000 + IVA. L'aliquota IVA per questo tipo di impianti è del 10%.

L'ordine di valutazione delle domande di contributo è sequenziale, secondo la data di spedizione. La probabilità di accedere al contributo è quindi tanto maggiore quanto prima la domanda stessa viene presentata. In caso di accoglimento dovrà essere dato inizio ai lavori di realizzazione dell'intervento entro 120 giorni solari dalla data di ricevimento della comunicazione di accoglimento della domanda di contributo (salvo proroghe).